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粉煤灰是一种常见的工业废弃物,但在建筑材料领域被认为是一种辅助性胶凝材料（Supplementary Cementious Materials,SCM）,通常作为水泥中的原材料以及高性能混凝土中水泥的掺合料。如何高效的利用粉煤灰成为了研究的重点,通过改善粉煤灰的粒径可以有效提高粉煤灰的利用率。对于粉煤灰粒径的研究中粒径区分不够精细、完整,不同粒径粉煤灰性能的表征也不够全面。另外粉煤灰粒径对于混凝土水化性能、力学性能的影响也缺少定量研究。本文通过筛分的方式将粉煤灰制备成单一粒径的粉煤灰,基于典型的分布函数对粉煤灰粒径进行重组,并对粒径重组粉煤灰的性能进行表征。随后,研究了粒径重组粉煤灰混凝土的水化特性及粉煤灰粒径与混凝土抗压强度之间的关系模型。最后以混凝土保护层碳化失效导致钢筋锈蚀做为钢筋混凝土结构失效的评判标准,研究了粉煤灰粒径与钢筋混凝土结构使用寿命之间的关系,从而为指导实际工程应用提供依据。主要研究内容和结果如下:（1）基于典型分布模型的粒径重组粉煤灰性能表征。利用马尔文激光粒径仪、SEM、EDS、XRD、XRF、TG-DSC、FT-IR等测试方法,对不同粒径区间及不同函数组成粉煤灰的粒径、微观形貌、成分组成、键能强度、活性指数等性能进行表征。结果表明,通过筛分的方式制备的单一粒径粉煤灰以及通过单一粒径粉煤灰制备的不同粒径函数的粉煤灰都可以达到预期的粒径分布效果。不同的粒径粉煤灰中均含有球型颗粒和不规则形状的颗粒。不同粒径粉煤灰组成成分一致,其中Si O2和Ca O的结晶程度较好,Al2O3、Ca CO3和Ca SO4的结晶程度较差。粉煤灰中还有一定量的镁铝（铁）尖晶石但结晶度较差,粒径小于43μm的粉煤灰中含有一定的未燃烧的碳颗粒。粉煤灰的红外光谱透光率随着粉煤灰粒径的降低而逐渐减小,粉煤灰的强度活性指数随着粉煤灰粒径的减小而升高,除粒径在50-80μm的两种粒径区间的粉煤灰及正态分布（μ=22.5）的粉煤灰以外,其余各组粉煤灰均满足国家标准中对于粉煤灰活性指数的要求。（2）粉煤灰粒径对胶凝材料水化行为的影响规律研究。通过微量热仪对不同粒径粉煤灰组成的胶凝材料水化过程的放热量进行测试,分析并研究了不同粒径粉煤灰对水化放热总量、水化放热速率、水化程度的影响规律,通过XRD和TG-DSC对水化产物的成分进行测试,通过MIP对水化产物的孔结构进行测试,研究了粉煤灰粒径对水化产物组成及孔结构的影响。结果表明,粉煤灰的粒径对于10小时内的胶凝材料水化放热总量的影响较低,在10小时之后粉煤灰的粒径对于水泥的水化放热总量有较为明显的影响,粒径在0-26μm范围内的粉煤灰会提高水泥的水化放热总量,粒径在26-61μm范围内的粉煤灰会略降低水泥的水化放热总量,粒径大于61μm的粉煤灰会大幅降低于水泥的水化放热总量。单一粒径区间的粉煤灰的水化诱导期反应速率却普遍低于对照组,不利于C-S-H晶体成核过程,粒径越小的粉煤灰水化程度越大。不同粒径粉煤灰的水化产物相同,主要为水化C-S-H凝胶、氢氧化钙、钙矾石、单硫型水化硫铝酸钙等,另外还有少量的未水化的硅酸二钙和硅酸三钙。水化产物的总孔隙率、平均孔径、最可几孔径均随着粉煤灰粒径的增大呈增大的趋势。（3）粉煤灰粒径与混凝土立方体抗压强度关系模型研究。基于Neville理论,以胶凝材料水化程度α为中间参数,研究了粉煤灰粒径与混凝土立方体抗压强度模型关系。结果表明,强度关系模型具有较大的误差,拟合值高于实测值10-20MPa,但是能够较为准确地反映出强度的变化规律。将混凝土的孔隙率作为修正系数引入到模型中将误差值由30-70%降低至3-17%,将去除无害孔的混凝土总孔隙率p（1-pw）作为模型的修正系数得到模型计算精度较高,平均误差为4.79%。通过线性回归的方法优化后的模型以及基于等效粒径替代原理简化后的模型也有较高的拟合精度。（4）基于混凝土碳化深度的使用寿命预测模型研究。研究了粉煤灰粒径对于混凝土碳化深度的影响规律,基于混凝土碳化速率公式,通过对国内外混凝土碳化速率影响因子的整合,建立了混凝土碳化深度预测模型,并利用实测碳化深度对模型进行了验证。以混凝土碳化导致混凝土中的钢筋锈蚀为破坏机理对钢筋混凝土结构使用寿命进行了预测,研究了粉煤灰粒径与混凝土碳化深度、粉煤灰粒径与钢筋混凝土结构使用寿命之间的协同发展规律。结果表明,混凝土的碳化深度随着粉煤灰的粒径增大而增大。将环境因素影响因子整合后的碳化深度拟合模型对于不同粒径粉煤灰制备的混凝土具有较好的拟合效果,强度模型和碳化模型联用拟合出的碳化深度的误差期望值比单独使用碳化模型进行拟合的碳化深度误差值略高,双模型联用的方法有良好的应用效果。结构使用寿命随着粉煤灰粒径的增加而减少,粒径区间在26-80μm粉煤灰制备的钢筋混凝土结构在保护层厚度为50mm时的结构使用寿命小于50年,不满足施工设计规范。粒径越小的粉煤灰制备的钢筋混凝土结构在相同的使用年限的可靠度指标越高,不同粒径重组粉煤灰在相同的使用年限的可靠度指标均大于对照组。